Von Natalie Mouyal
Laut einem kürzlich von der World Meteorological Organization veröffentlichten Bericht sind Schäden und Verluste aufgrund von wetter-, klima- bzw. wasserbedingten Naturkatastrophen zwischen 1970 und 2020 um den Faktor fünf angestiegen.
Der Bericht verweist darauf, dass diese Naturkatastrophen zu mehr als zwei Millionen Toten und wirtschaftlichen Verlusten in Höhe von 3,64 Billionen USD geführt haben.
Angesichts der Tatsache, dass sich 40 Prozent der Städte in Gebieten entwickeln, denen Hochwasser, Wirbelstürme, seismische Aktivitäten und Hitzewellen drohen, werden diese die Hauptlast solcher Naturkatastrophen tragen. Da die Zahl klimabedingter Katastrophen weiter steigt, gilt es deshalb, Wege zu finden, das Risiko zu reduzieren und die Resilienz zu erhöhen.
Ripin Kalra, Experte im IEC SyC Smart Cities (DKE/K 201) sagt: „Die Gefahr und das Risiko von Naturkatastrophen gibt es seitdem es menschliche Siedlungen und Städte gibt. Wenn wir uns eine Stadt oder urbane Region ansehen, müssen wir uns auch immer die Frage stellen, wie groß die hydrometeorologische und geophysikalische Gefahr für diese Stadt bzw. Region ist und welche Verluste, Schäden und Störungen sich daraus ergeben könnten. Das sind wichtige Fragen für jede Stadt, um die Interessen von Familien und Unternehmen zu schützen, die dort leben, arbeiten, investieren und wachsen. Was braucht die Stadt, um entsprechend gewappnet zu sein und solche Ereignisse zu überstehen? Die Lösungen variieren von Stadt zu Stadt und müssen der jeweiligen Situation angepasst sein.“ Beispielsweise braucht Dakar, um sich gegen Überschwemmungen zu schützen, andere Lösungen als Tokio gegen Erdbeben.
IEC-Normen helfen Städten, sicherzustellen, dass kritische Infrastrukturen, wie beispielsweise Verkehrs- und Stromnetze, fehlerfrei und sicher funktionieren. Über 2.000 IEC-Veröffentlichungen betreffen direkt das Thema der sicheren und nachhaltigen Stadtentwicklung. Kalra stellt fest: „Normen sind extrem wichtig. Sie stellen nicht nur Leistungsstabilität sicher, sondern bieten ein allgemein akzeptiertes Vorgehen zum Verständnis von Informationen und dem Aufbau von Systemen.“
Tritt eine Katastrophe ein, können Normen sicherstellen, dass Resilienz ein fest verankerter Teil der Best Practices ist. Kalra merkt an: „Ohne Normen würde der Ausgang jeweils sehr unterschiedlich und ungewiss sein. Wir können uns die Unsicherheit bei der Bewältigung kritischer Situationen und dem Aufrechterhalten kritischer Systeme nicht leisten.“
Die Systemkomplexität von Städten zu verstehen, ist einer der wichtigsten Schritte bei der Entwicklung von Resilienz. Die IEC verfolgt einen Systemansatz im Hinblick auf die Normung von Smart Cities. Sie trägt damit der Tatsache Rechnung, dass Städte aus einzelnen, aber miteinander verbundenen Systemen – wie Wasser, Strom, Transport usw. – bestehen, die ganzheitlich betrachtet werden müssen.
Kalra erklärt: „Städte bestehen aus Systemen, die alle miteinander verbunden sind. Wenn ein System ausfällt, fallen die anderen auch aus. Es ist erforderlich, Systeme aufrechtzuerhalten und sicherzustellen, dass sie ohne Unterbrechung funktionieren.“ Des Weiteren ist es wichtig zu verstehen, welche Systeme bzw. Teile eines Systems weiterhin funktionieren müssen, um wesentliche Dienste aufrechtzuerhalten. Lebenswichtige Versorgungssysteme, wie Krankenhäuser, müssen ohne Unterbrechung arbeiten können, um lebensbedrohliche und schwierige Situationen zu verhindern.
Kategorisierung von Smart-City-Normen
Städte sind komplexe Konstrukte, die zunehmend digitaler werden. Technologische Fortschritte kommen zum Einsatz, die unser Leben einfacher, sicherer und inklusiver machen sollen. Hierfür müssen aber nicht nur Daten gesammelt werden. Es braucht außerdem Normen und Standards, um bspw. Interoperabilität zu gewährleisten. Yongchao Gao ist Co-Convenor der SyC Smart Cities WG 3 und spricht im Interview mit e-Tech über ein Projekt zur Katalogisierung und Kategorisierung von Smart-City-Normen.
Das Wörterbuch von Merriam-Webster definiert Resilienz als „die Fähigkeit, sich von Widrigkeiten oder Veränderungen zu erholen bzw. sich diesen schnell anzupassen“. Dafür braucht es Pläne, um die möglichen Auswirkungen von Katastrophen vorherzusehen, Maßnahmen, um Katastrophen zu verhindern bzw. deren Folgen abzumildern und die Katastrophe zu bewältigen, wenn sie eingetreten ist.
Einem Bericht der Weltbank zufolge können durch Investitionen in eine widerstandsfähigere Infrastruktur 4,2 Billionen USD gespart werden. Die Resilienz der Infrastruktur zu erhöhen, trägt nicht nur dazu bei, teure Reparaturen zu vermeiden, sondern sorgt auch dafür, dass die Folgen von Katastrophen möglichst klein gehalten werden können. Die Weltbank hat kürzlich eine Methode entwickelt, um Resilienz im Hinblick auf den Klimawandel aufzubauen und zu messen.
Kalra erläutert dazu: „Resilienz ist die Fähigkeit eines Systems, weiterzuarbeiten und sich nach einer Störung wieder zu erholen. Das bezieht sich nicht nur auf städtische Systeme, sondern auch auf Menschen (soziale Resilienz), Biodiversität (Umwelt) und die Wirtschaft. Nach einer Katastrophe gibt es die Möglichkeit, Dinge nicht nur einfach wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurückzuversetzen, sondern sie zu verbessern („build back better“), und zwar so, dass Resilienz und Redundanz wesentliche Bestandteile davon sind.“
Die IEC trägt durch Sicherheitsmechanismen, Prozesse und Mindestanforderungen dazu bei, die Resilienz der Infrastruktur gegenüber solchen Katastrophen zu erhöhen. IEC-Normen berücksichtigen externe Umweltbedingungen bei ihren Auslegungskriterien. Die Normenreihe IEC 61400 beispielsweise, die von IEC/TC 88 (DKE/K 383) erarbeitet wurde, beschäftigt sich mit den Umgebungsbedingungen für die Auslegung von Offshore-Windturbinen, die in der Lage sind, Windstärken von 70 m/s (155 mph, beinahe 250 km/h) (IEC Klasse I), was mehr ist als die meisten Wirbelstürme haben, standzuhalten.
Normen sind jedoch weiterhin nicht verpflichtend und es ist Aufgabe der Regulierungsbehörden, sicherzustellen, dass diese Anforderungen umgesetzt werden. Kalra merkt dazu an: „Normen allein reichen nicht aus. Sie müssen umgesetzt werden, deshalb ist es notwendig, dass die politischen Entscheidungsträger ihre Wichtigkeit erkennen.“
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Städtische Dienstleistungen funktionieren nicht ohne Strom. Im Jahr 2020 veröffentlichte die IEC die Norm IEC 63152, um Stadtplanern einen Leitfaden an die Hand zu geben, wie verschiedene städtische Dienstleistungen nach einer Störung aufrechterhalten werden können. Die Norm enthält grundlegende Konzepte, wie mehrere städtische Dienste zusammenarbeiten können, um die Stromversorgung aufrechtzuerhalten.
Tatsuya Shimoji, Projektleiter des Projektteams IEC SyC Smart Cities, das sich mit der Aufrechterhaltung städtischer Dienste beschäftigt, sagt: „Wenn eine Katastrophe eintritt, wie können wir, als Stadt, diese überstehen? Planung und Vorbereitung werden sehr wichtige Werkzeuge, um Schäden gering zu halten und städtische Dienste soweit wie möglich aufrechtzuerhalten bzw. um dafür zu sorgen, dass Dienste so schnell wie möglich wieder hergestellt werden können.“
Zur Umsetzung von IEC 63152 müssen Organisationen als Teil ihres Plans zur Aufrechterhaltung der Betriebsfähigkeit (en: business continuity plan) einen Plan zur Stromversorgungskontinuität (en: electricity continuity plan, ECP) erstellen. Für die Umsetzung des ECPs muss ein System zur Stromversorgungskontinuität (en: electricity continuity system, ECS) eingerichtet werden. Shimoji fügt hinzu: „Ähnlich wie ISO 22301, die das Konzept eines Plans zur Aufrechterhaltung der Betriebsfähigkeit definiert, legt IEC 63152 detailliert dar, wie die Stromversorgung aufrechterhalten werden kann.”
SyC Smart Cities bereitet aktuell eine neue Veröffentlichung vor, die praktische Einzelheiten für die Umsetzung von IEC 63152 enthält. Sie hilft dabei festzulegen, was beachtet werden sollte, wenn Leitlinien für die Aufrechterhaltung städtischer Dienste erstellt werden, inklusive Vorlagen und Fallbeispiele, um sicherzustellen, dass Dienstleistungsanbieter Anforderungen für eine Vielzahl von Situationen berücksichtigen, wie beispielsweise die Notwendigkeit, mehrere Katastrophen gleichzeitig bewältigen zu können.
Eine neue Norm zur Verringerung der Auswirkungen einer Katastrophe
Naturkastrophen treten oftmals sehr kurz und intensiv auf. Die Folgen allerdings erstrecken sich über einen wesentlich längeren Zeitraum. Betroffen ist häufig auch die Versorgung mit Elektrizität.
Die internationale Norm IEC 63152 unterstützt Stadtplaner dabei mit Richtlinien, um eine Vielzahl von städtischen Dienstleistungen nach einer Störung aufrechtzuerhalten.
Smart Cities nutzen Daten und Technologien, um das Leben in der Stadt, städtische Dienste und die Resilienz von Städten zu verbessern. Durch das einfache Sammeln von Daten und die Nutzung von Algorithmen zur Analyse der Daten in Echtzeit ist es möglich, ein Gesamtbild von der Situation in einem bestimmten Gebiet zu zeichnen – und darzulegen, wie diese verbessert oder gestärkt werden kann.
In einigen Ländern braucht es aus betrieblichen Gründen und zum Zwecke der Instandhaltung ein kontinuierliches Infrastrukturmanagement und eine ständige Überwachung der Infrastruktur, um sicherzustellen, dass sie den beabsichtigten Zweck erfüllt und sicher funktioniert.
Überwachung sowie die Bereitstellung von Frühwarnsystemen, um es Bewohnern zu ermöglichen, einen sicheren Ort aufzusuchen, können dazu beitragen, Folgen möglicher Katastrophen zu verringern. Wie der Bericht zeigt, haben verbesserte Frühwarnsysteme und ein verbessertes Katastrophenmanagement dafür gesorgt, dass die Zahl der Todesfälle um beinahe das Dreifache innerhalb von 50 Jahren zurückgegangen ist. Da die Häufigkeit von Naturkatastrophen aller Voraussicht nach zunehmen wird, sind Resilienz sowie Planung und Vorbereitung auf Basis von Best Practices wesentlich, um einen positiveren Ausgang sicherzustellen.
Redaktioneller Hinweis:
Der englischsprachige Originalartikel erschien erstmals auf etech.iec.ch in der Ausgabe 05/2021.
Zu finden unter: https://etech.iec.ch/issue/2021-05/helping-cities-cope-with-disasters
Die im Text aufgeführten Normen können Sie nach Veröffentlichung beim VDE VERLAG erwerben.
Die Elektromobilität ist eine Sprunginnovation, die ein neues, übergreifendes Systemdenken erfordert. Um die deutsche Wirtschaft erfolgreich im Bereich Mobility zu positionieren, ist es wichtig, die positiven Effekte von Normen und Standards von Beginn an in den Entwicklungsprozess einzubeziehen und damit voll auszuschöpfen. Gleiches gilt aber auch für die jüngsten Entwicklungen im Bereich der Mobilität – die Mikromobilität. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie im
